2007年参加克罗地亚首都萨格勒布世乒赛，与姚彦搭档参加混双。
2008年，作为山东鲁能的头号主力出场奥运会之后开幕的乒超联赛，其表现十分精彩，长时间占据了胜率榜的前三位。年底的全国锦标赛，张继科一鸣惊人，在与王皓等人合作以全胜战绩为解放军队获得男团冠军之后，在男单比赛中连胜马琳、王励勤和王皓三名奥运冠军，获得了自己的第一个全国锦标赛冠军。
2009年下半年，出战团体世界杯让他成为世界冠军，随后又获得了亚锦赛的男团冠军等荣誉，不过在亚锦赛与东亚运动会的男单赛场是都是屈居第二。同年与郝帅荣获横滨世乒赛男双第三名，与木子混双亚军。在中国公开赛苏州站与许昕获得男双亚军。在世界杯获男团冠军；亚洲锦标赛获得男单亚军；东亚运动会获男单亚军。
2010年，在第二次队内选拔赛就获得了参加世乒赛的资格，并在亚洲杯获得了自己的第一个国际比赛单打冠军。在莫斯科世乒赛上，在半决赛和决赛都得到了宝贵的出场机会，并为中国队夺冠。同年在卡塔尔公开赛获得亚军；科威特公开赛与马龙获得男双冠军；德国公开赛与郝帅获得男双亚军。8月22日，赴苏州参加国际乒联巡回赛中国公开赛，4:3力克马琳首夺巡回赛男单冠军。9月，国际乒联最新排名张继科上升2位排名第三。11月，与王皓夺得亚运会乒乓球男子双打冠军，中国队时隔20年后再次包揽男双金银牌。
2011年，赴荷兰鹿特丹参加51届世乒赛，并与王皓荣获男子双打四强。同时获得世乒赛男单冠军，并且将自己的球衣撕成两半。6月7日，顺利入围中国乒乓球队公布的2012年伦敦奥运会单打名单。同年赴巴黎获得世界杯单打冠军，此前只有1991年的佩尔森和95年的孔令辉曾经在同一年包揽世乒赛和世界杯冠军，张继科成为第三个实现这一壮举的人。赴英国伦敦参加国际乒联总决赛，和马琳获得了男双冠军，同时获得男单亚军。12月1日，国际乒联排名在当月的第一天就更新了，男单方面最显著地变化就是张继科继续上升，他超越了王皓，来到了职业生涯最高的第二位。
2012年，参加伦敦奥运会，在乒乓球男单决赛中以4比1战胜王皓夺冠，取得了金牌，也实现了世锦赛、世界杯、奥运会三项冠军的大满贯。张继科此番封王，创造收获大满贯的个人最快纪录（445天），成为中国男乒历史上继刘国梁和孔令辉之后第三位大满贯选手。获胜后的张继科激动地跑到场外，并亲吻冠军领奖台。
2013年2月20日，参加科威特公开赛，以4：2战胜队友马龙，夺得新赛季首冠。同时与马龙的男双组合获得男双亚军。2月5日。卡塔尔公开赛，张继科因伤退赛，与马龙获得男双亚军。5月20日，在巴黎世乒赛男单决赛中，以4：2战胜王皓，成功卫冕冠军。
2014年10月26日，赴德国杜塞尔多夫参加的乒乓球世界杯男单决赛上张继科4:3战胜队友马龙，距离第二次大满贯仅差一枚奥运金牌。
2016年8月12日，在里约奥运会男子乒乓球单打决赛中，0-4负于队友马龙，获得亚军。18日，里约奥运会团体赛决赛中，与队友马龙、许昕3-1击败日本队获得冠军，实现奥运中国男子团体3连冠。这也是中国代表团在里约奥运会上获得的第18枚金牌。
